梁家樂(lè)

【摘 要】隨著汽車(chē)行業(yè)技術(shù)的不斷提高，越來(lái)越在汽車(chē)技術(shù)發(fā)展過(guò)程中強(qiáng)調(diào)輕量化技術(shù)的合理利用。本文主要探討了輕量化的定義、輕量化技術(shù)及其發(fā)展現(xiàn)狀、實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化的主要途徑，以期未來(lái)汽車(chē)技術(shù)發(fā)展越來(lái)越符合節(jié)能環(huán)保的發(fā)展原則。

【關(guān)鍵詞】輕量化；未來(lái)汽車(chē)技術(shù)；趨勢(shì)

0 引言

隨著人們生活水平的不斷提高以及環(huán)境污染的壓力下，人們?cè)谄?chē)行業(yè)中也越來(lái)越注重環(huán)保和節(jié)能等發(fā)展理念， 大部分的車(chē)企也逐漸在提高輕質(zhì)化材料的應(yīng)用的基礎(chǔ)上，來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)身的輕量化。目前，汽車(chē)輕量化已經(jīng)被人們公認(rèn)為是未來(lái)汽車(chē)發(fā)展的潮流與趨勢(shì)得到了國(guó)際社會(huì)的大力推崇。與此同時(shí)，輕量化材料可以將沖撞能量有效的進(jìn)行吸收，大大的提升了碰撞的安全性。

1 輕量化的定義

汽車(chē)技術(shù)的輕量化，其實(shí)就是指在確保汽車(chē)安全性能、強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，使汽車(chē)的整備質(zhì)量最大化的降低，進(jìn)一步增加汽車(chē)的動(dòng)力性，通過(guò)燃料消耗減少來(lái)促進(jìn)排氣污染的降低。一般在汽車(chē)整車(chē)重量降低10%的情況下，汽車(chē)燃油效率能夠增加7%，在汽車(chē)整備質(zhì)量每減少100kg的基礎(chǔ)上，油耗也可以減少0.7%。另一方面，車(chē)輛每減少100kg，二氧化碳的排放量也可以減少5g/km。鑒于此，可以看出汽車(chē)的輕量化可以在節(jié)約能源的同時(shí)，也可以降低廢氣的排放量。與此同時(shí)，汽車(chē)輕量化之后，其整體加速性也會(huì)相應(yīng)得到提升，其操控的靈活性也會(huì)隨之增加，在噪聲、振動(dòng)、穩(wěn)定性方面得到相應(yīng)的改善。

2 輕量化技術(shù)及其發(fā)展現(xiàn)狀

汽車(chē)輕量化是使用有效手段、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法對(duì)汽車(chē)產(chǎn)品進(jìn)行相關(guān)的優(yōu)化設(shè)計(jì)， 也可以在汽車(chē)綜合性能指標(biāo)得以保障的條件下，利用新型材料，使汽車(chē)產(chǎn)品自身重量得以最大化的降低， 從而實(shí)現(xiàn)降耗、減重、安全、環(huán)保等相關(guān)的綜合指標(biāo)。但是，汽車(chē)輕量化不是單純的將汽車(chē)進(jìn)行小型化改造。這就需要在確保汽車(chē)原有的性能不受影響的基礎(chǔ)上， 使汽車(chē)自身的重量降低之余，也使汽車(chē)行駛的耐撞性、舒適性、安全性、抗振性得以保證， 也同樣使汽車(chē)的造價(jià)不提高， 防止造成客戶(hù)經(jīng)濟(jì)上的負(fù)擔(dān)。汽車(chē)輕量化技術(shù)主要是結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)、輕量化材料的使用。汽車(chē)輕量化與材料具有一定的關(guān)聯(lián)，而優(yōu)化汽車(chē)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同樣是進(jìn)行汽車(chē)輕量化的科學(xué)路徑之一[1]。比如在上海大眾桑塔納轎車(chē)變速器殼體中大量使用了鎂合金。在鎂 合金材料的技術(shù)進(jìn)步的情況下，其抗蠕變性能也得到了改善。

3 實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化的主要途徑

3.1 使用新型材料

一般情況下，汽車(chē)底盤(pán)、車(chē)身、發(fā)動(dòng)機(jī)這三個(gè)方面的重量，可以占到一輛汽車(chē)總重量65%左右。再加之汽車(chē)車(chē)身內(nèi)外覆蓋件的重量是排至重量的首位。這就需要把汽車(chē)自身重量對(duì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的功耗的影響程度進(jìn)行降低的同時(shí)，也相應(yīng)的使汽車(chē)總重量的雙重效應(yīng)有效的降低。鑒于此， 首要工作就是需要在制造材料上尋找突破口。實(shí)際的操作步驟就是：第一步采用強(qiáng)度高、密度小的輕質(zhì)型材料， 包括了陶瓷材料、塑料聚合物材料、鋁鎂合金等；第二步采用工藝性能好、同彈性模量、截面厚度較薄、同密度的高強(qiáng)度鋼；第三步采用具有新材料加工技術(shù)的輕量化結(jié)構(gòu)的用材， 包括了激光焊接板材、金屬基復(fù)合材料板連續(xù)擠壓變截面型材在內(nèi)的用材。

3.2 合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

隨著汽車(chē)輕量化技術(shù)不斷的發(fā)展， 輕量化對(duì)策主要集中在輕量化的結(jié)構(gòu)分析、設(shè)計(jì)過(guò)程中[2]。輕質(zhì)材料（復(fù)合材料、鎂、塑料、鋁、高強(qiáng)度鋼）在汽車(chē)上的應(yīng)用和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與相應(yīng)的制造、裝配、連接、防腐等工藝的研究活動(dòng)的實(shí)際應(yīng)用有機(jī)的融合在一起。眾所周知，在現(xiàn)代汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展過(guò)程中，CAD /CAE /CAM 一體化技術(shù)的應(yīng)用與汽車(chē)設(shè)計(jì)、制造等各個(gè)環(huán)節(jié)息息相關(guān)，在實(shí)際的汽車(chē)發(fā)展過(guò)程中起著重要的作用。大力的推廣該項(xiàng)技術(shù)能夠幫助汽車(chē)的輕量化制造、設(shè)計(jì)有效的進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。其中輕量化的途徑之一其實(shí)就是將汽車(chē)總體的結(jié)構(gòu)開(kāi)始進(jìn)行優(yōu)化、分析等工作環(huán)節(jié)， 保證汽車(chē)零部件更好的實(shí)現(xiàn)整體化、精簡(jiǎn)化、輕質(zhì)化等目標(biāo)。與此同時(shí)，在對(duì)CAD /CAE /CAM一體化技術(shù)的使用過(guò)程中，也能夠幫助車(chē)身實(shí)體布局設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得到準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)，可以分析板材厚度的變化情況、各個(gè)構(gòu)件的開(kāi)頭配置，同時(shí)可以從數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)通過(guò)系統(tǒng)直接生成的該車(chē)的相關(guān)數(shù)據(jù)開(kāi)展必要的工程分析以及對(duì)強(qiáng)度、剛度的計(jì)算結(jié)果的提取[3]。另一方面，若是零部件采用輕質(zhì)材料，也能夠開(kāi)展相關(guān)的運(yùn)動(dòng)干涉分析、布局分析等工作，促使輕量化材料可以有效的對(duì)車(chē)身設(shè)計(jì)的各項(xiàng)具體要求進(jìn)行最大化的滿(mǎn)足。

除此之外，CAD /CAE /CAM技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用還能夠在使用仿真模擬技術(shù)來(lái)替代實(shí)車(chē)進(jìn)行試驗(yàn)的基礎(chǔ)上， 來(lái)幫助輕量化設(shè)計(jì)的車(chē)身開(kāi)展疲勞、振動(dòng)、碰撞分析等工作環(huán)節(jié)。也可以在對(duì)汽車(chē)底盤(pán)、車(chē)身、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)等一些大型零部件的整體加工技術(shù)以及相應(yīng)的模塊化制造、設(shè)計(jì)技術(shù)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，保證節(jié)能型汽車(chē)由制造環(huán)節(jié)至使用環(huán)節(jié)等各個(gè)工作領(lǐng)域內(nèi)均真正實(shí)現(xiàn)環(huán)保、節(jié)能等目標(biāo)。在多目標(biāo)全局優(yōu)化、結(jié)合參數(shù)反演技術(shù)等一些現(xiàn)代車(chē)身設(shè)計(jì)手段的基礎(chǔ)上， 對(duì)汽車(chē)輕量化結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)開(kāi)展相應(yīng)的研究活動(dòng)， 其中包含了零部件的優(yōu)化分塊、多種輕量化材料的匹配等研究活動(dòng)在內(nèi)。要想在結(jié)構(gòu)方面對(duì)零部件數(shù)量進(jìn)行減少， 就得在汽車(chē)整車(chē)性能不變的條件下也能夠相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)減輕自重的目的。這也就需要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)優(yōu)化，即（1）在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，使車(chē)身骨架和車(chē)身鋼板的質(zhì)量得到相應(yīng)的降低，校核車(chē)身的剛度、強(qiáng)度，使汽車(chē)在滿(mǎn)足性能的條件下達(dá)到減輕自重的目的。（2）促進(jìn)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)小型化，幫助汽車(chē)進(jìn)一步輕量化，需要汽車(chē)相關(guān)功能部件在同等使用性能不發(fā)生變化的前提下，相應(yīng)的將尺寸進(jìn)行有效的縮小。（3）通過(guò)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)方式的變化從而促使目的的實(shí)現(xiàn)。在使用前輪驅(qū)動(dòng)、轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)前置、超輕懸架結(jié)構(gòu)等環(huán)節(jié)中，若想讓汽車(chē)結(jié)構(gòu)更為緊湊， 也可以利用后輪驅(qū)動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)后置等相關(guān)的手段， 來(lái)幫助整車(chē)局部進(jìn)行變小，從而達(dá)到輕量化的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，汽車(chē)輕量化技術(shù)作為復(fù)雜的一項(xiàng)工程，我們簡(jiǎn)析了在汽車(chē)技術(shù)不斷發(fā)展的環(huán)境下輕量化的定義與輕量化技術(shù)及其發(fā)展現(xiàn)狀，也分析了實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化的主要途徑，分析和探討如何更好讓汽車(chē)輕量化技術(shù)發(fā)展活動(dòng)更有效的進(jìn)行。隨著汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步，輕量化技術(shù)也需要加強(qiáng)和改進(jìn)，才能進(jìn)一步適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要。

【參考文獻(xiàn)】

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